DE3113325A1

DE3113325A1 - Hochspannungsschaltkammer

Info

Publication number: DE3113325A1
Application number: DE19813113325
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof. Dr.techn.habil. 1000 Berlin Slamecka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-30
Filing date: 1981-03-30
Publication date: 1982-06-24
Also published as: DE3113325C2

Description

Hochspannungsschaltkammer
Gegenstand der Erfindung und Anwendungsbereich Die Erfindung betrifft Schaltkammern insbesondere für mehrpolige Hoch- und Höchstspannungsschalter.
Zur Stromunterbrechung wird hauptsächlich das Verfahren der Beströmung des Schaltlichtbogens mit in der Schaltkammer während einer Ausschaltung komprimiertem Druckgas angewendet.
Dazu sind in der Schaltkammer zwei-DUsen angeordnet, deren Einströmöffnungen sich in achsialem Abstand gegenüberstehen. Im eingeschalteten Zustand sowie in der Kompressionsphase und im Lichtbogenintervall einer Ausschaltung umgibt sie ein Kompressionszylinder. An die Düsen schließt sich je ein Schaltgas-Abströmrohr an.
Dauer- Eurzzeit- und Lichtbogenstrom fließen übereine Bahn, die von feststehenden und bewegbaren Schaltstücken gebildet wird.
Im ausgeschalteten Zustand liegt zwischen den Düsen eine offene Gasstrecke.
Solche Schaltkammern eignen sich für die Aufstellung in atmosphärischer Luft oder auch in einer Kapselung mit Druckgasatmosphäre.
Von den Schaltern, die mit den vorstehend skizzierten Schaltkammern ausgerüstet sind, werden Betriebsmittel in Hoch- und Höchstspannungsnetzen wiederholt ein- und ausgeschaltet. Gelegentlich müssen Kurzschluß ströme ausgeschaltet werden. Es kann auch vorkommen, daß auf einen Kurzschluß eingeschaltet wird.
Im ausgeschalteten Zustand soll die Schaltkammer eine ausreichende Isolierfähigkeit besitzen, um der dielektrischen Beanspruchung durch Schalt spannungen und atmosphärische Spannungen standhalten zu können.
Die offene Schaltstrecke soll auch der Beanspruchung durch eine längere Zeit anstehende betriebsfrequente Spannung bis zum 2,5-fachen Wert der Beiter-Erdspannung gewachsen sein.
Stand der Technik Aus dem United States Patent 3,551,626 ist es bekannt einen Ausschaltlichtbogen zwischen einem rohrförmigen und einem stiftförmigen Schalt stück zu seiner Unterbrechung mit Druckgas zu beströmen, das in der Schaltkammer während der Ausschaltung komprimiert wurde.
In der Wand des bewegbaren Kompressionskolbens als Träger von Dauerstrom- und Lichtbogenschaltstück befinden sich Öffnungen, durch die das Gas aus dem Eompressionsraum in den Lichtbogenunterbrechungsraum strömen kann.
Nach außen begrenzt diese Räume eine mit dem Eompressionskolben ebenfalls verbundene Isolierstoffhtlse; ihre Öffnung überdeckt das feststehende Lichtbogen-Unterbrechungsrohr.
Während einer Ausschaltung erstreckt sich die Umhüllung des Unterbrechungsraumes bis in den Zeitbereich des letzten Nulldurchganges des zu unterbrechenden Stromes und der nachfolgenden Einschwingspannung. Erst im weiteren Ablauf der Ausschaltung gibt die Isolierstoffhtlse den Lichtbogenraum frei.
Damit läßt sich verhindern, daß im ausgeschalteten Zustanddie freie Gasstrecke zwischen den Schalt stücken Isolierteile umgeben, die der Einwirkung des Schaltlichtbogens ausgesetzt waren.
Wesentlich intensiver als bei der soeben skizzierten einfachen Rohranordnung, und auch bei den sonst noch bekannten Einfach-Düsenanordnungen, ist die Unterbrecherwirkung von Doppeldüsen. Unter den verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten sind zwei sich achsial gegenUberstehende etwa gleichgroße Düsen besonders wirkungsvoll, Brown Boveri Mitteilungen, Band 64, 1977, S. 248-251.
Es ist weiter aus DE-AS 19 66 972 bekannt, eine solche Düsenanordnung mit einem Gaskompressionssystem zu kombinieren. Dabei wird - wie aus dem Vorstehenden folgt -in prinzipiell bereits bekannter Weise der Lichtbogen-Unterbrechungsraum während der Lichtbogenphase ebenfalls durch einen Isolierstoffzylinder abgeschirmt und erst nach vollzogener Stromunterbrechung freigegeben.
Alle Düsenanordnungen haben gemeinsam, daß ihre optimale Wirkung - insbesondere bei der Unterbrechung großer Kurzschlußströme - an eine bestimmte Düsenkonfiguration gebunden ist.
Für Doppeldüsen und bei Verwendung von SF6 als Löschgas gilt, daß der Abstand der Stirnflächen der Düsen etwa halb so groß wie ihr Durchmesser sein soll, Proceedings of the IEEE, Vol..59, No. 4, 1971, S. 518-524.
Andererseits erfordern Schaltkammern für sehr hohe Nennspannungen einen entsprechend großen Isolierabstand zwischen den Doppeldüsen, Siemens Energietechnik, 1. Jahrgang, 1979, S. 403-407.
Eine derartige Vergrößerung des Düsenabstandes bewirkt jedoch eine Verkleinerung der radialen Einströmgeschwindigkeit des Löschgases in den Düsenraum. Dieser Umstand kann schließlich dazu führen, daß der Schaltlichtbogen aus der Düsenachse in den Kompressionsraum ausbricht.
Die Stromunterbrechung wird dadurch erschwert.
Ein interessantes Bauelement ist bei bekannten Doppeldüsenanordnungen aus elektrisch leitendem Material auch das Dauer- und Lichtbogenstrom- Schaltstücksystem, DE-AS 12 12 617, DE-PS 22 09 287.
Seine Ausbildung erfordert z.B. hinsichtlich der. Lichtbogenkommutierung besondere Aufmerksamkeit, DE-PS 22 15 656, DE-OS 29 08 982.
Wegen des begrenzten Raumes zwischen Lösehdnsen und gompressionszylinder ist es ferner nicht leicht die Schalt stücke wirksam abzuschirmen.
Aus der Verwendung von Doppeldüsen für Druckluftschalter kennt man seit langem schon das Verfahren, DE-PS 10 55 643, "... die Düsen wenigstens im Bereich ihres engsten Querschnittes und zweckmäßig auch an der Oberfläche mit einer Isolierstoffschicht auszukleiden.11 Aber auch vollständig aus Isolierstoff gefertigte Doppeldüsen sind aus der Entwicklung dieses Schaltertyps seit mindestens ebenso langer Zeit bekannt.
Dieser Sachverhalt bietet die Möglichkeit, die physikalisch unterschiedlichen Bereichen zugehörigen Unterbrecherprobleme, nämlich Plasmaentionisierung einerseits und dielektrische Festigkeit andererseits, zu entkoppeln.
Allerdings stellen sich dabei auch nicht geringe Nachteile ein.
Eine erste Anwendung der Isolierstoff-Doppeldüsen für SP6-Schalter sowohl mit Fremd- als auch mit Selbstkompression des Löschgases ist aus dem United States Patent 4, 086-, 461 mit United Kingdom-Priorität vom 01. 10. 1974 bekannt geworden.
Aus Beschreibung und Patentzeichnungen geht hervor, daß diese Doppeldüsen aus Isolierstoff ein inneres Lichtbogen-SchaltstUcksystem bedingen: ein feststehendes Schaltstück befindet sich in der einen Düse und ein bewegbares Schaltstück wird in der anderen Düse geführt.
Diese Lichbogenschaltstücke verdämmen den Abströmquerschnitt für das Löschgas.
Außerdem wird bei dem gewählten relativ etwas komplizierten Antrieb das bewegbare Lichtbogenschaltstrick zwar gemeinsam gesteuert ohne jedoch mit dem Dauerstromschaltstück fest verbunden zu sein.
Desweiteren ist der Schaltlichbogenstrom anfänglich einer quantitativ und qualitativ unzureichenden Lösch-.
gasströmung ausgesetzt, DE-OS 27 59 264.
Der Lichtbogen kann daher im allgemeinen noch nicht endgültig unterbrochen werden und die Lichtbogendauer verlängert sich entsprechend.
Im Prinzip lassen sich diese Nachteile durch ein Doppeldüsensystem vermeiden, bei dem die eine Düse aus elektrisch leitendem Material und die andere aus Isolierstoff besteht.
In den bekannt gewordenen Ausführungsbeispielen sind diese Isolier- Leit- Düsen mit dem bewegbaren Schaltelementen wie Kompressionszylinder und Dauerstrom- sowie Lichtbogenstrom-Schaltstücken zu einer baulichen Einneit verbunden. Abgesehen davon, daß eine solche Bauart große zu beschleunigende Massen aufweist, lassen sich die Doppeldüsen wegen des begrenzten Raumes nur unvollkommen symmetrisch ausführen. Die Symmetrie der DoppeldUsenanordnung ist aber eine wesentliche Voraussetzung für ihre optimale Wirkung.
Dann gibt es noch ein anderes gravierendes Problem: Bei bekannten Isolier- Leit- Düsenanordnungen können während des Ausschaltens insbesondere sehr großer Eurzschlußströme erhebliche Mengen heißer Schaltgase aus der Isolierdüse in den sie unmittelbar umgebenden Schaltkammerraum einströmen, DE-OS 23 29 501, DE-OS 28 28 773.
Dort befinden sich das feststehende und das mit den Düsen in die Ausschaltstellung fortbewegte Dauerstromschaltstäck, Zwischen diesen Elektroden kann in weiterer Konsequenz das Dielektikum zusammenbrechen, The Patent Office London, Patent Specification 1 579 631.
Die heißen Schaltgase und die Wärmestrahlung des Schaltlichtbogens können auch die Isolierfähigkeit der Schaltkammerinnenwand beeinträchtigen und so die innere Isolation des Schalters im ausgeschalteten Zustand mindern.
Solche Probleme werden z.B. in der Europäischen Patentanmeldung 0016983 mitgeteilt.
Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es in die Konstruktion von Hochspannungschaltkammern gewichtige Verbesserungen einzuführen.
Dies gilt vor ,allem für die Bauelemente mit wesentlichem Einfluß auf Stromunterbrechung und dielektrische Festigkeit.
Dadurch sollen Schalt- und Isoliervermögen sowie Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit beträchtlich erhöht werden.
Im Einzelnen ergeben sich folgende Teilaufgaben: 1. Optimale Düsenkonfiguration sowohl für die tiberwiegend gasdynamischen Anforderungen in der thermischen Phase der Stromunterbrechung als auch für die überwiegend dielektrischen Anforderungen in der Phase des Wiederanfbaues der dielektrischen Festigkeit zwischen den öffnenden Schaltstücken bis hin zum ausgeschaltetem Zustand.
2. Vermeiden des Ausströmens von Schaltgasen aus dem DUsenraum in den Außenraum, insbesondere in den Bereich der Dauerstromschaltstücke und der sie umgebenden Isolierflächen der Schaltkammer.
3. Keine bzw. nur geringe Behinderung der Gasabströmung durch Lichtbogenschaltstücke in den Düsen.
4. Elektrische Abschirmung des bewegbaren Lichtbogenschaltstücks auf dem gesamten Schaltweg.
5. Einfacher Antrieb des bewegbaren Lichtbogenschaltstücks.
6. Konstruktionsvereinfachung durch -Integration von Kompressionszylinder und bewegbarem Dauerstromschaltstück.
7. Verkürzung der Lichtbogendauer durch unverzgliche Kommutierung des auszuschaltenden Stromes von den Dauerstromschaltstücken in den Düsen und Lichtbogen- Löschraum sowie durch Eliminierung der Löschgas- Anlaufstrecke zwischen Kompressionsraum und Düsenraum.
Darstellung der Erfindung Die.gestellte Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 sowie in den weiteren Patentansprüchen definierten und nachstehend beschriebenen Konstruktionsmerkmale gelöst.
In einer symmetrischen oder nahezu symmetrischen Doppeldüsenanordnung wird eine Düse aus elektrisch leitendem Material mit einer Düse aus elektrisch isolierendem Material kombiniert.
Der Kompressionszylinder besteht aus Isolierstoff und trägt außen eine elektrisch leitende Hülse als Bestandteil des bewegbaren Dauerstromschaltstückes.
Mechanisch fest und elektrisch leitend damit verbunden ist ein Lichtbogenschaltstück, das an der Innenwand der Düsen- Rohranordnung gleitend geführt wird.
Das, Lichtbogenschaltstück dient auch als zeitweiliger Verschluß des Löschgas- Kompressionsraumes.
An der Düse aus elektrisch leitendem Material sind innenseitig Rippen vorgesehen zur verbesserten tontaktgabe.
Die Stirnseiten des bewegbaren IIichtbogenschaltstückes und.des bewegbaren DauerstromachaltstUckea liegen in derselben oder nahezu derselben Ebene.
Alle Brfindungsmerkmale sind direkt oder modifiziert auch für Druckgas- Schaltkammern anwendbar, bei denen das Lichtbogen- Löschgas außerhalb der Schaltkammer komprimiert und den Isolierstoff- Leitstoff- Düsen aus einem Druckbehälter zugeführt wird.
Ausführungsbeispiel Die wesentlichen Merkmale der Erfindung verdeutlicht das folgende Ausführungsbeispiel: In die Schaltkammer, von der ein Ausschnitt den eingeschalteten und den ausgeschalteten Zustand sowie andeutungsweise eine Löschphase zeigt, ist ein Schaltsystem eingebaut mit einer Anwendbarkeit bis zu mindestens 300 kV Nennspannung bei 40 kA Nennkurzschlußausschaltstrom. Ein anderes Paar zuordnungsfähiger Nenndaten repräsentieren z. B. 250 kV Nennspannung und 50 kA Nennkurzschlußausschalt strom.
Dieses Beispiel schränkt jedoch die Erfindung in ihrer vielgestaltigen Anwendbarkeit nicht ein. Keinerlei Einschränkungen ergeben sich auch aus den gegenständlichen Hinweisen im Wortlaut der Patentansprüche.
Die Erläuterung folgt nun den wesentlichen Funktionsgruppen der Schaltkammer, nämlich den Systemen für: Gaskompressi-on Gas strömung Dauer- und Kurzzeitstromführung Lichtbogenstromführung Dielektrische Festigkeit Antrieb Kapselung Gaskompressionssystem Die hier angewendete einfach wirkende Gaskompression erfolgt während der ersten Phase einer Ausschaltung im Kompressionsraum (1). Er wird gebildet von dem stirnseitig durch eine Kappe (2) aus Polytetrafluoraethylen verstärkten Kompressionszylinder (3), dem feststehenden Kompressionskolben (4) sowie den Außenoberflächen der Düsen (5), (6), des Gasabströmrohres (7), des Kontaktrohres (8) am bewegbaren Lichtbogen-, s.chaltstück. und dem zweiteiligen Füllkörper (1Oa), (1Ob).
Der Kompressionskolben ist direkt an dem Gasfthrungsrohr (9) befestigt. So kann dieser Kolben auch als Gleitlager für den Kompressionszylinder herangezogen werden.
Außerdem bleibt die Zahl der Lagerstellen und Gasdichtungen in vorteilhafter Weise klein. Auch der zweiteilige Füllkörper ist direkt an dem Gasführungsrohr (9) und an der Düse (6) befestigt; er besteht aus einem Teilkörper (10a) aus Isolierstoff und aus einem Teilkörper (1 ob) aus Metall.
Zwischen dem Metallteil des Füllkörpers und dem gompressionskolben befindet sich eine bewegbare Ringscheibe (11), die - von einer in dem Sackloch (12) gelagerten, nicht dargestellten Feder angedrückt - die Öffnung (13) verschließt.
Solange bei einer Ausschaltung im gompressionsraum Überdruck herrscht, wird der Druck der Stellfeder auf die Ringscheibe noch pneumatisch verstärkt. Daher kann bis zur Freigabe der Düseneinströmöffnung durch das Kontaktrohr (8) von Spaltverlusten abgesehen kein Lö schgas entweichen.
Die Einschublänge des Kontaktrohres in der elektrisch leitenden Düse bestimmt die Höhe der Löschgaskompression zu Beginn der Lichtbogenphase der Stromunterbrechung, Wenn bei einer Einschaltung der Unterdruck im Kompressionsraum den Druck der Stellfeder auf die Ringscheibe überwiegt, gibt sie die Öffnung (13) frei und Löschgas strömt in den Kompressionsraum ein.
Gasströmungssystem Die Gasströmung setzt ein sobald sich bei einer Ausschaltung das Lichtbogenkontaktrohr (8) von der Metalldüse (5) trennt. Erfolgt die Ausschaltung unter Spannung, dann zündet in diesem Zeitpunkt auch der Lichtbogen, und er liegt sofort in der Gas strömung.
Der Gasströmung durch die elektrisch leitende Düse steht von vornherein der volle Eintrittsquerschnitt zur Verfügung.
Die Gas strömung nach der anderen Richtung ist auch eine Düsenströmung, denn die Einströmöffnung des Lichtbogenkontakt rohres ist ebenfalls düsenförmig ausgebildet.
Der Strömungsquerschnitt und dementsprechend der Gasdurchsatz sind jedoch anfänglich kleiner.
Das bietet folgende Vorteile: Beim Ausschalten kleiner Ströme, insbesondere kleiner induktiver Ströme bleibt der Lichtbogen dank der noch gedrosselten Löschgasströmung bis nahe an den natürlichen Nulldurchgang stabil.
Nachdem Schaltspannungen in etwa proportional dem Instabilitätswert des Stromes sind, bleiben sie gleichfalls klein.
Als Folge der vom Anbeginn der Lichtbogenphase günstigen Elektroden-Konfiguration im Löschraum ist die Unterbrechung kleiner Ströme inklusive kapazitiver bereits bei einer kurzen Entfernung zwischen den Lichtbogenschaltstücken endgültig.
Sollen große induktive Ströme, also -Kurzschlußströme, unterbrochen werden, dann nimmt wegen der größeren thermischen Vorbeanspruchung des Löschraumes die michtbogen-Löschentfernung zu. Wenn in diesem Ausschaltfall die Gasströmung bis zum Erreichen der Löschkoniiguration gedrosselt ist, dann wird ein beträchtlicher Teil des Löschgases bis zum Zeitbereich seiner vollen Einwirkungsmöglichkeit aufgespart.
Dieser Zeitbereich-beginnt mit der Freigabe der Isolierstoffdüse (6) durch das Lichtbogen-Kontaktrohr (8). Bis dahin ist auch die Lichtbogenenergie vermindert.
Der Anschaulichkeit halber ist in das Schnittbild eine mögliche Löschposition gestrichelt eingezeichnet. Die zugehörige Lichtbogenzeit liegt zwischen ein und zwei Halbschwingungen des gurzschlußstromes.
Der Rohransatz (8) an dem Lichtbogenschaltstück ist durch Rippen (14) mit dem FUhrungs- und Stromleitungszylinder (15) verbunden. Durch diese Anordnung wird der Strömungswiderstand klein gehalten. Gegebenenfalls können zu diesem Zweck auch der Öffnungswinkel der Isolierstoffdüse und der Durchmesser des Gasabströmrohres vergrößert werden, Diese Anpassungsfähigkeit gehört mit zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Gesamtanordnung der aktiven Unterbrecherelemente in der Schaltkammer.
Aus der elektrisch leitenden Düse (5) strömt das Löschgas durch das Gasführungsrohr (7) in das sich daran anschließende Tragrohr (16). Dieses Rohr mit seinem großen Querschnitt und dementsprechend großem Gas-Aufnahmevermögen mündet - in der Fig. nicht mehr zu sehen - in ein Expansionsgefäß. Darin befinden sich Gasfilter zur Reinigung und Regenerierung des Schaltgases.
Konstruktiv ist das Tragrohr an dem ebenfall nicht mehr sichtbaren Endflansch des Schaltgefäßes (17) befestigt.
Das aus der Isolierstoffdüse (6) ausströmende Löschgas gelangt zunächst in das Gasführungsrohr (9), und weiter in den nicht mehr sichtbaren Schaltgetrieberaum.
Zusätzlich kann das Schaltgas noch durch die Längsausnehmungen (18) im Rohr (9) abströmen.
Diese Vergrößerung des Abströnquerschnittes wirkt sich insbesondere positiv aus auf die Unterbrechung großer Kurzschlußströme.
Durch die Formgebung des Drag--und Führungskörpers (19) für den Kompressionszylinder sowie durch eine Abstimmung der Längen der Längsausnehmung (18) und des Bührungszylinders (.15) läßt sich vermeiden, daß die heißen Schaltgase die Isolieroberfläche des Schaltgefäßes direkt anströmen.
Vorteilhaft wirkt sich auch ein Schutzzylinder (20) aus, der das Gasabströmrohr (9) umgibt. Damit wird ein vollkommener Schutz der Schaltgefäßinnenwand vor schädlicher Beeinflußung durch heiße Schaltgase erreicht.
Dauerstrom- und Kurzzeitstromführung Dieses Stromführungssystem besteht aus zwei feststehenden Schaltstücken und aus einer Schaltbrücke.
Das eine feststehende Schaltstück ist mit elastischen an dem Kontaktträger (21) befestigten Schaltkontaktfingern ausgerüstet; sie nehmen nicht den gesamten Umfang des Kontaktträgers ein. Vielmehr sind die Schaltkontaktfinger in Gruppen radialsymmetrisch angeordnet.
In einer vorteilhaften Variante können die tontaktfingerkuppen je zur Hälfte in zwei Reihen liegen zur stufenweisen Kontaktlösung bei Ausschaltungen und Eontaktbildung bei Einschaltungen.
Das andere feststehende Schalt stück ist das auch zu dieser Funktion herangezogene Gasführungsrohr (9).
Die schaltbare Verbindung zwischen den beiden feststehenden Schaltstücken wird folgendermaßen hergestellt: Zunächst ist auf dem Eompressionszylinder (3) aus Isolierstoff eine Kupferhülse (23) aufgeschrumpft, deren verstärkter Rand im eingeschalteten Zustand die Auflage für die Kontaktfinger abgibt.
An der anderen Seite hat die Kontakthülse mit dem Bührungskörper (19) eine mechanisch feste und elektrisch leitende Verbindung.
Dann bildet der Führungskörper selbst eine Komponente des bewegbaren Schaltstücks.
Ein drittes Kontakt element stellen die Verbindungskontaktfinger (24) dar in dem zu ihrer Aufnahme partiell gehäuseartig geformten Führungskörper.
Mit der Kontaktgabe dieser Finger auf dem Gas- und Stromführungsrohr 9) schließt sich die Bahn für den Dauer- und Kurzzeitstrom bei eingeschaltetem Schalter, wie links der-Mittellinie zu sehen.
Demnach umgeht das erfindungsgemäße System zur Dauer-und Kurzzeitstromführung in relativ weitem Abstand aen kritischen Lichtbogenlöschraum. Dieser Raum bleibt von der Stromwärme unbeeinflußt; sie fließt über große Eontakt- und Transportflächen direkt in den Schaltkammerraum ab.
Andererseits sind schädliche Einwirkungen von Lichtbogen und.heißen Schaltgasen auf die Dauerstrom-Schaltstücke ausgeschlossen.
Diese Qualitäten stellen einen erheblichen technischen Fortschritt dar im Vergleich zu einem im Eompressionsraum oder nahe dem Lichtbogenraum angeordnetem Dauerstromführungssystem.
Lichtbogenstromführung Zu Beginn einer Ausschaltung unter Spannung fließt der dabei aus zus chalt ende Strom noch über das Dauer- und Kurzzeitstromführungssystem. Im weiteren Ablauf öffnet sich der Kontakt zwischen den feststehenden Schalt-- kontaktfingern (22) und der tontakt- und Stromführungshülse (23) auf dem sich in die Ausschaltposition bewegenden Kompressionszylinder.
Dieser ersten Kontakttrennung ist noch der aus einem Teil des Gas- und Stromführungsrohres (7), d-er Düse (5) sowie dem Lichtbogenschaltstück (8) bestehende galvanische Strompfad parallelgeschaltet. Daher erfolgt der Stromübergang vom Dauerstrom-Führungssystem auf das Lichtbogenstrom-Führungssystem frei oder nahezu frei von Schaltfunken.
Aber selbst wenn Schaltfunken entstünden, wären sie unschädlich, weil weit außerhalb des Lichbogen-Löschraumes und außerdem abgeschirmt durch den Metallzyliner (25).
Diese Art der Parallelkommutierung ist also der noch anzutreffenden Reihenkommutierung deutlich überlegen.
Zu der funkenfreien Kommutierung des Ausschaltstromes trägt auch bei, daß die elektrisch leitende Düse mit Kontaktrippen (26) versehen ist. Damit wird der Stromübergangswiderstand zum Kontaktrohr des Lichtbogenschaltstücks erheblich verkleinert. Der Einfluß dieser Rippen auf die Gas strömung kann vernachlässigt werden.
Wenn am Ende'der Kompressionsphase die Schaltkammer bereit ist zur wirkungsvollen Beeinflußung des Schaltlichtbogens, trennen sich die Lichtbogenschaltstücke und leiten damit die Lichbogenphase der Stromunterbrechung ein. Hier besitzt das erfindungsgemäße System der Lichtbogenstromführung den großen Vorteil, daß der Schaltlichtbogen schon in statu nascendi der Düsenströmung des Löschgases ausgesetzt und so seine Unterbrechung unverzüglich vorbereitet wird.
Vom Kontaktrohr des bewegbaren Lichtbogenschaltstücks wird der Ausschaltstrom über elektrisch leitende Verbindungsrippen (14) dem elektrisch leitenden Gleitzylinder (ins) zugeführt. Dieser Zylinder ist durch Stege (27) an dem Führungskörper (19) mechanisch fest und elektrisch leitend befestigt.
Auf der letzten Wegstrecke des Lichtbogenstrompfades fließt der Strom über die im Führungskörper angebrachten Verbindungskontakte dem Gas- und Stromführungsrohr (9) zu.
System für dielektrische Festigkeit Im dielektrischen System der Schaltkammer lassen sich zwei Komponentensysteme erkennen mit einer dynamischen und einer statischen Charakteristik.
Bei einer Ausschaltung ist nach dem letzten Nulldurchgang des Lichtbogenstromes zunächst das dynamische dielektrische System wirksam. Mit der Annäherung an die Ausschaltposition der Schaltstücke geht es in das statische dielektrische System über.
Bei einer Einschaltung bestimmt zuerst das statische dielektrische System die Ausbildung des.elektrischen Feldes. Mit abnehmender Distanz zwischen den Schaltstücken geht es stetig in das dynamische dielektrische System über. Dieses System ist dann maBgebend für die transiente dielektrische Festigkeit bis zu ihrem Zusambrechen im Vorüberschlag.
Dynamisches dielektrisches System: Dieses System besteht unmittelbar nach der Trennung des bewegbaren Lichbogenkontaktrohres (8) von der Düse (5) aus dem von beiden Körpern gebildeten, nach dielektrischen Gesichtspunkten geformten Elektroden.
Mit zunehmendem Abstand zwischen diesen Anfangselektroden macht sich der Einfluß der Feld-Nivellierungselektroden immer stärker bemerkbar.
Auf der Seite der feststehenden Schaltstücke ist dies die von dem Zylinder (25) getragene Ringelektrode (28).
Auf der Seite der bewegten Schalt stücke ist es ebenfalls eine Ringelektrode (29), die sich am Ende der Kontakthülse (23) auf dem Kompressionszylinder (3) befindet.
Nachdem der Ringspalt zwischen den Düsen freigegeben ist, treten in das dynamische dielektrische System der Reihe nach folgende Bauteiloberflächen ein: Isolierstoffdüse (6), Isolierstoffteil (10a), Metallteil (10b) des Füllkörpers.
Mit diesen Vorgängen schwindet der Einfluß der Ringe.lektrode (29) auf die Ausbildung des elektrischen Feldes.
Dagegen wächst der Einfluß des als großflächige Elektrode gestallteten Füllkörpers (mob), der schließlich dominiert.
Statisches dielektrisches System: Das statische dielektrische System kennzeichnet den- ausgeschalteten Zustand der Schaltkammer.
Auf er Seite der feststehenden Schaltstücke gehört dazu die elektrisch leitende Düse (5) und die in einer relativ etwas zurückversetzten Ebene liegende Ringelektrode (28).
Daran schließt sich die offene Gasstrecke zwischen den Düsen an, gefolgt von der Isolierstoffdüse, der Abschlußkappe der Kompressionszylinders, einem engen Gasspalt und dem Isolierstoffteil des Füllkörpers.
Den Abschluß bildet der metallische Teil des-Füllkörpers.
Antriebssystem Die Übertragung der Antriebskraft vom nicht dargestellten Hauptantrieb des Schalters an die Schaltelemente der Schaltkammer erfolgt durch ein gabelförmiges die Schaltgasabströmung aus dem Rohr (9) nur wenig behinderndes Verbindungselement.
Dazu sind die'in der Fig. sichtbaren Gabelarme (30) in den Lagerstellen (31) des Führungskörpers schwenkbar gelagert.
Vorteilhaft, weil in der konstruktiven-Einfachheit harmonierend, ist es bei Schaltern mit zwei Schaltkammern pro Pol ein Schaltgetriebe nach DE-PA P 31 02 653.2 und für Schalter mit drei Schaltkammern pro Pol ein Schaltgetriebe gemäß DE-PA P 31 03 373.3 zu verwenden, Kapselung In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Schaltkammer für SF6-Schalter in Freiluftaufstellung.
Dementsprechend besteht die Schaltkammer aus Porzellan oder aus einem ähnlich festen und witterungsbeständigen Kunststoff.
An den beiden in der Fig. nicht mehr sichtbaren Enden ist die Schaltkammer in üblicher Weise mit Anschlußflanschen versehen.
An dem Anschlußflansch auf der Seite der feststehenden Schalt stücke wird der Träger für den Abschlußdeckel und den Stromanschluß angeschraubt.
Mit dem Anschlußflansch auf der Antriebsseite wird die Schaltkammer bei einem Schalterpol mit Mehrfachunterbrechung an dem zentralen Getriebegehäuse befestigt' und bei Einfachunterbrechung an dem Polstützer.

Claims

Patentansprüche 1. Hochspannungsschaltkammer mit zwei zur Führung einer Lichtbogen-Löschgasströmung sich in achsialem Abstand gegentberstehenden Düsen, die in Je ein Gasabströmrohr mUnden und zeitweilig von einem bewegbaren Aber einen feststehenden Kolben gleitenden Kompressionszylinder umgeben sind, sowie mit getrennten Schaltstücken für Dauer-und Lichtbogenstrom, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Düse (5) aus elektrisch leitendem Material besteht und eine zweite Düse (6) aus elektrisch isolierendem Material, daß ein Kompressionszylinder (3) und ein bewegbares Dauerstromschaltstück - 2 (23), (19), (24) zu einer Baugruppe integriert sind, mit der ein innerhalb der Düsen-Rohranordnung bewegbares Lichtbogenschaltstück (8), (14), (15) mechanisch fest und elektrisch leitend verbunden ist, und daß während einer Ausschaltung das bewegbare Lichtbogenschaltstück die Löschgasströmung aus dem Kompressionsraum für eine bestimmte Zeit vollständig oder teilweise behindert und dabei mit der ersten Düse aus elektrisch leitendem Material elektrischen Kontakt gibt.
2. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressionszylinder aus Isolierstoff besteht, und daß an ihm konzentrisch ein hülsenförmiger elektrisch leitender Körper (23) angeordnet ist.
3. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des hülsenförmigen Körpers (23) von Aussparungen durchbrochen ist.
4. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirnbereich des bewegbaren: Lichtbogen-Schaltstücks (8) und die Ringelektrode (29) an dem hUlsenförmigen Körper (23) in derselben oder nahezu derselben Ebene liegen.
5.. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (5) aus elektrisch leitendem Material rippenförmige elektrisch leitende Kontaktansätze (26) aufweist.
6. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die rippenförmigen Kontaktansätze aus einer abbrandfesten Metallverbindung oder aus Graphit bestehen.
7. Hochspannungaschaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Bestandteil (8) des bewegbaren Lichtbogenschaltstücks mit rippenförmigen elektrisch leitenden Verbindungselementen an der im Rohr (9) verschiebbar angeordneten elektrisch leitenden Hülse (15) befestigt ist.
8. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Bestandteil (8) des bewegbaren Lichtbogenschaltstücks teilweise oder zur Gänze aus einer abbrandfesten Metallverbindung oder aus Graphit besteht.
9. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1,-7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des rohrförmigen Bestandteils (8) des bewegbaren Lichtbogenschaltstücks in dem der Kontaktseite abgewandten Bereich Ausparungen aufweist.
10. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem mit der Isolierstoffdüse verbundenen Gasabström- und Stromführungsrohr (9) ein gompressionskolben (4) befestigt ist.
11. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kompressionskolben ein mit ihm integrierter oder auch von ihm getrennt angebrachter teilweise oder vollständig aus Isolierstoff bestehender Füllkörper vorgelagert ist, daß der zu den Düsen hinweisende Teil des Füllkörpers (10a) aus Isolierstoff besteht, und daß sich daran ein bezüglich der Düsen konvexer elektrisch leitfähiger Körper (1 ob) anschließt.
12. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das an die Isolierstoffdüse anschließende Gasabströmrohr (9) mit seinem Stirnbereich Bestandteil eines im wesentlichen von dem metallischen Füllkörper (10b) gebildeten Elektrodenkörpers ist.
13. Hochspannungsschaltkamrner nach Patentanspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressionskolben mit einem den Kompressionsraum (1) und den Außenraum verbindenden Gasdurchlaß (13) versehen ist, daß der Durchlaß mittels einer verschiebbaren Scheibe (11) geschlossen oder geöffnet werden kann, und daß die Scheibe durch eine Feder in einer bestimmten Position gehalten wird.
14. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Dauerstromschaltstück aus einzelnen Kontaktfingern (22) zusammengesetzt ist, und daß diese Kontaktfinger nicht über den gesamten Umfang des gontaktfingerträgers (21) verteilt sind.
15. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfinger am Umfang des Trägers (21) in Gruppen angeordnet sind.
16. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1, 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Dauerstromschaltstück von einem elektrisch leitenden, an seinem freien Ende sich wulstartig erweiternden Körper (25) vollständig oder teilweise umgeben ist.
17. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1, 14, 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Körpers (25) von Aussparungen durchbrochen ist.
18. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschalten unter an den Schalt stücken anstehender Spannung der elektrische Vorüberschlag stets zwischen dem Lichtbogenschaltstück (8) und der Düse (5) aus elektrisch leitendem Material erfolgt.
19. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Verbindungselement zwischen dem Führungskörper (19) und dem Schaltgetriebe als eines von zwei oder mehr Eraftabtriebselementen an einem im Getriebegehäuse drehbar gelagerten einheitlichen Getriebekörper gelenkig befestigt ist.
20. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbar gelagerte Getriebekörper geteilt ist, daß die Teilkörper auf einer gemeinsamen8chse drehbar gelagert sind, und daß auf die Teilkörper Eraftantriebselemente sowie Kraftabtriebselemente symmetrisch zur gemeinsamen Drehachse einwirken.
21. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgefäß (17) in dem hauptsächlich Schaltstücke und Kompressionszylinder umgebenden Bereich einen größeren Durchmesser aufweist als zumindest in einem seiner Endbereiche.
22. Hochspannungsschaltkammer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasabströmrohr (9) von einem vollständig oder teilweise aus Isolierstoff bestehenden Hüllkörper.(20) vollständig oder teilweise umgeben ist.